Question

8．今年地球日主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式”．为减少化石燃料的使用，降低污染，各国都在积极进行技术创新．
（1）近日，美国科学家发明了一种“发电叶子”，将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求．①整个过程中发生了太阳能转化化学  能再转化成电 能．
②“发电叶子”产生氢气、氧气的化学方程式为2H₂O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H₂↑+O₂↑．
（2）我国积极改进风电技术，扩大风电使用，并配套大型储能设备--“全钒液流”储能电池，以保证稳定供电．①与煤炭火力发电相比，风力发电的优点是无污染．
②“全钒液流”储能电池在充电时，电池中的VO²⁺会变成VO₂⁺，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4价变为+5价．
（3）为了降低汽车排放的尾气对空气的污染，现在的大部分汽车都安装了催化式排气净化器．图2列举的是几种气体在净化器中转换前后的变化．

①根据图2所提供的信息，举例说明催化式排气净化器是如何降低汽车尾气污染的．CO气体通过催化式排气净化器后有90%的CO转化为无毒的CO₂气体．
②为了使汽车尾气的污染更小，研究催化式排气净化器的专家们还要注意什么问题．提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例．

Answer 1

分析 （1）①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”回答．
②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”回答．
（2）根据风能的优点回答．根据原子团的化合价与离子所带电荷一致，以及化合价的代数和的算法计算；
（3）从示意图可以判断出CO经过净化器后有90%的CO转化成CO₂，净化器降低了汽车尾气的污染；化学反应的实质是分子分成原子，原子重新组合．

解答 解：（1）①根据信息“将这种叶子放入水中，在太阳光照射下，叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，再转化为电能，供家庭用电需求”知，整个过程中都发生的能量转化为：太阳能→氢气和氧气中的化学能→电能．
②根据信息“叶子中的催化剂会将水分解成氢气和氧气储存在氢氧燃料电池中，”知，反应物是水，生成物是氢气和氧气，条件是太阳能和催化剂，故方程式为：2H₂O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H₂↑十O₂↑．
（2）①风能是可再生能源，使用风能不会产生污染空气的有害气体等；
②原子团的化合价与离子所带电荷一致，即VO为+2价，VO₂为+1价，又因氧显负二价，所以在VO²⁺中V的化合价为+4价，在VO₂⁺中V的化合价为+5价，这个过程中钒元素（V）的化合价由+4变成+5．
（3）①该催化式排气净化器能将一氧化碳转化为二氧化碳；
②要注意提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例，进一步减少有毒气体排放，或把产生的CO₂收集起来，而不是直接排放到大气中，以防止温室效应加剧；
答案：（1）①太阳；化学；电；②2H₂O$\frac{\underline{太阳能}}{催化剂}$2H₂↑+O₂↑；
（2）①无污染；②+5；
（3）①CO气体通过催化式排气净化器后有90%的CO转化为无毒的CO₂气体；
②提高CO转化为CO₂、氮氧化合物转化为氮气的比例．

点评 本题主要考查学生运用所学化学知识综合分析和解决实际问题的能力．增加了学生分析问题的思维跨度，强调了学生整合知识的能力．